集成的探測(cè)器設(shè)備可以構(gòu)成分布式空氣質(zhì)量傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。

如果有毒的工業(yè)廢氣和車輛廢氣超過安全水平，則電子傳感器的設(shè)計(jì)會(huì)發(fā)出警報(bào)，這會(huì)在許多城市帶來(lái)更清潔的空氣。KAUST的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種小型，低成本的設(shè)備，可以感應(yīng)二氧化氮（NO 2）。它可以部署在城市周圍潛在的熱點(diǎn)地區(qū)，并警告當(dāng)局有害氣體含量是否開始飆升。

現(xiàn)有的大多數(shù)NO 2檢測(cè)器都是適合實(shí)驗(yàn)室使用的大型，復(fù)雜的機(jī)器，而緊湊的新設(shè)備旨在構(gòu)成空氣質(zhì)量傳感器分布式網(wǎng)絡(luò)的一部分。“我們的傳感器對(duì)NO 2表現(xiàn)出非常高的靈敏度和選擇性，在室溫下運(yùn)行，并且功耗非常低，”博士Mani Vijjapu說(shuō)。領(lǐng)導(dǎo)研究的Khaled Salama實(shí)驗(yàn)室的一名學(xué)生。

但是，與以前的設(shè)計(jì)相比，最大的優(yōu)勢(shì)在于，氣體檢測(cè)器將所有必要的傳感和信號(hào)處理組件集中在一個(gè)簡(jiǎn)單，完全集成的系統(tǒng)中，Vijjapu說(shuō)。盡管簡(jiǎn)單，該設(shè)備的輸出信號(hào)仍會(huì)根據(jù)NO 2濃度而變化。

氣體檢測(cè)儀的高性能，低功耗和完全集成的設(shè)計(jì)全都來(lái)自設(shè)備核心處的NO 2感應(yīng)薄膜晶體管。以前的傳感器使用的金屬氧化物僅在加熱或連續(xù)照射光時(shí)才對(duì)NO 2敏感。這次，該團(tuán)隊(duì)使用了一種稱為銦鎵鋅氧化物（IGZO）的半導(dǎo)體。Salama團(tuán)隊(duì)的博士后研究員Sandeep Surya說(shuō)：“作為一種氣體傳感器，基于IGZO的薄膜晶體管具有多方面的優(yōu)勢(shì)。”

IGZO薄膜晶體管既充當(dāng)設(shè)備的電子組件，又充當(dāng)NO 2感應(yīng)層。強(qiáng)電子接受性的NO 2分子被吸引到晶體管表面的電子上。附著在IGZO上的NO 2分子越多，從其表面消耗的電子就越??多，從而改變其電子輸出并觸發(fā)NO 2檢測(cè)警報(bào)。

在檢測(cè)事件之后，通過使用集成的藍(lán)色LED發(fā)出的光來(lái)恢復(fù)IGZO層，從而重置傳感器。與太陽(yáng)能電池類似，光在IGZO中產(chǎn)生帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴，該空穴將吸附的NO 2中和并從表面釋放出來(lái)。Surya說(shuō)：“這是首次在室溫下實(shí)現(xiàn)基于半導(dǎo)體的基于金屬氧化物的薄膜晶體管傳感器的感測(cè)和復(fù)興的研究。”

Salama說(shuō)：“下一步是通過與行業(yè)合作，將我們的研究成果轉(zhuǎn)化為原型甚至是產(chǎn)品�！� “我們也有興趣探索其他材料以檢測(cè)環(huán)境中的其他有害氣體�！�